CN213918347U - 机器人关节及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机器人关节及机器人，包括壳体、减速机组件和密封结构，减速机本体设置在壳体的第一容置腔内，减速机组件的固定扩展件具有内环连接部和外环连接部，内环连接部固定连接在减速机本体的钢轮的一端且具有内环远端面，外环连接部固定连接在壳体的一端且具有外环远端面，减速机组件的转动扩展件具有内环转接部和密封端部，内环转接部固定连接在减速机本体的柔轮的一端，且延伸出有套设在柔轮外侧的延伸部，密封端部与减速机组件的末端法兰固定连接且具有内端面；末端法兰具有外环法兰端面；密封结构包括不锈钢油封和迷宫式油封。本实用新型机器人关节能够有效密封且成本低。

Description

机器人关节及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体地，涉及一种机器人关节及包含该机器人关节的机器人。

背景技术

在机器人领域，机械臂(或者叫机械手)是工业领域最常用到的一种多轴机器人(或称为多关节机器人)，其主要是根据预定的路线从一个初始位置夹取目标物体到目标位置，适用于诸多工业领域的机械自动化作业，例如制药领域、食品领域等。

以机器人在制药领域的应用为例，要求做到无菌环境，而且需要用药液或者清水等液体清洗机器人外表面。为了做到无菌，不仅要求外面的灰尘不能进入机体内，同时也要求机器人内部的液体或者油脂不会外漏，这就对机器人内部的一些零部件的密封要求很高，例如，对于减速机，需要保证减速机中的油脂不会外泄，目前减速机中通过采用骨架密封，但是骨架密封由于其结构的限制，寿命有限，密封效果不尽人意，无法做到真正的无菌。

实用新型内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，本实用新型首先提供一种机器人关节，该机器人关节能够有效密封。

本实用新型提供的机器人关节，包括壳体、减速机组件和密封结构。所述壳体具有第一容置腔；所述减速机组件包括减速机本体、固定扩展件、转动扩展件和末端法兰，所述减速机本体设置在所述第一容置腔内，所述减速机本体具有钢轮和柔轮；所述固定扩展件具有内环连接部和外环连接部，所述内环连接部固定连接在所述钢轮的一端且具有远离所述钢轮的内环远端面，所述外环连接部固定连接在所述壳体的一端且具有远离所述壳体的外环远端面；所述转动扩展件具有内环转接部和密封端部，所述内环转接部固定连接在所述柔轮的一端，且所述内环转接部上延伸出有套设在所述柔轮外侧的延伸部，所述密封端部与所述末端法兰固定连接且具有与所述内环远端面相对的内端面；所述末端法兰具有与所述外环远端面相对的外环法兰端面；所述密封结构包括不锈钢油封和迷宫式油封，所述不锈钢油封设置在所述延伸部的外侧与所述外环连接部的内侧之间，且位于所述内端面与所述内环远端面之间，所述迷宫式油封设置在所述外环远端面与所述外环法兰端面之间。

上述的机器人关节，在减速机自身骨架密封的基础上，增加了不锈钢油封和迷宫式油封，且不锈钢油封和迷宫式油封是通过扩展件实现的，不仅能够有效密封从而达到真正的无菌，而且成本低。

示例性地，所述末端法兰具有中心连接孔，所述中心连接孔内插设有电气插头，所述电气插头的外缘与所述中心连接孔的内壁之间设置有密封垫并填充有密封胶层。

示例性地，所述外环连接部具有与所述外环远端面相对的外环内端面，所有壳体具有与所述外环内端面相对的壳端面，所述外环内端面与所述壳端面之间设置有密封垫。

示例性地，所述外环连接部上具有从所述外环内端面朝所述外环远端面方向凹设的垫圈槽，所述密封垫卡设在所述垫圈槽内。

示例性地，所述内环转接部具有与所述柔轮相对的内环近端面，所述柔轮具有与所述内环近端面相对的柔轮输出端面，所述内环近端面与所述柔轮输出端面之间设置有密封垫。

示例性地，所述内环连接部上延伸出有套设在所述刚轮外侧的内环延伸部，所述内环延伸部具有内环面，所述内环面与所述钢轮的外缘面贴合。

示例性地，所述迷宫式油封包括第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙，所述第一缝隙从所述密封端部的外侧径向朝外延伸，所述第二缝隙从所述第一缝隙的远离所述密封端部的一端轴向弯折而出，所述第三缝隙从所述第二缝隙的远离所述第一缝隙的一端径向朝外延伸。

本实用新型进一步提供一种机器人，包括机器人关节，所述机器人关节为如上述的机器人关节。由于上述的机器人关节具有上述的有益效果，包括上述的机器人关节的机器人也必然具有上述的有益效果。

以下结合附图，详细说明本实用新型的优点和特征。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为根据本实用新型一示例性实施例的机器人关节的结构示意图；

图2为图1中的机器人关节的爆炸图；

图3为图1中的机器人关节的内部结构图；

图4为图3中的I部放大图；

图5为图4中的Ⅱ部放大图；

图6为根据本实用新型一示例性实施例的机器人局部结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100—机器人关节

110—壳体

1110—第一容置腔

1101—壳端面

130—减速机组件

1310—减速机本体

1311—钢轮

1312—柔轮

13121—柔轮输出端面

1320—固定扩展件

1321—内环连接部

13211—内环远端面

1322—外环连接部

13221—外环远端面

13222—外环内端面

13223—垫圈槽

1323—内环延伸部

13231—内环面

1330—转动扩展件

1331—内环转接部

13311—内环近端面

1332—密封端部

13321—内端面

1333—延伸部

1340—末端法兰

1341—外环法兰端面

1342—中心连接孔

1343—电气插头

160—密封结构

161—不锈钢油封

162—迷宫式油封

1621—第一缝隙

1622—第二缝隙

1623—第三缝隙

163—密封垫

164—密封垫

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本实用新型。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本实用新型的优选实施例，本实用新型可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。

根据本实用新型实施例的机器人关节100，用于机器人上。如图1至图 5所示，机器人关节100包括壳体110、减速机组件130和密封结构160。

壳体110具有第一容置腔1110和壳端面1101，第一容置腔1110用于容置后文中所述的减速机本体1310。壳端面1101是指壳体110的与后文中所述的末端法兰1340相对的端面。

减速机组件130包括减速机本体1310、固定扩展件1320、转动扩展件 1330和末端法兰1340，减速机本体1310设置在第一容置腔1110内，减速机本体1310具有钢轮1311和柔轮1312，应当能理解地，减速机本体1310可以采用常见的谐波减速器，谐波减速器具有转动轴，柔轮1312由转动轴带动可以随转动轴转动，谐波减速器自身采用骨架密封，防止谐波减速器中的油脂外泄，造成污染，谐波减速器自身的骨架密封属于现有技术，在此就不对其多做赘述。固定扩展件1320具有内环连接部1321和外环连接部1322，内环连接部1321例如通过螺钉固定连接在钢轮1311的一端且具有远离钢轮 1311的内环远端面13211，外环连接部1322例如通过螺钉固定连接在壳体 110的一端且具有远离壳体110的外环远端面13221。转动扩展件1330具有内环转接部1331和密封端部1332，内环转接部1331例如通过螺钉固定连接在柔轮1312的一端，且内环转接部1331上延伸出有套设在柔轮1312外侧的延伸部1333，密封端部1332与末端法兰1340例如通过螺钉固定连接，且密封端部1332具有与内环远端面13211相对的内端面13321。末端法兰1340 具有与外环远端面13221相对的外环法兰端面1341。这样，钢轮1311通过固定扩展件1320与壳体110连接，柔轮1312通过转动扩展件1330与末端法兰1340连接，从而末端法兰1340能够随柔轮1312转动。

密封结构160包括不锈钢油封161和迷宫式油封162，不锈钢油封161 设置在延伸部1333的外侧与外环连接部1322的内侧之间，且位于内端面 13321与内环远端面13211之间，不锈钢油封161例如为常用的四氟不锈钢油封，如此，既可以防止减速机组件130内的油脂外泄，又可以防止外部的灰尘进入减速机组件130内部。迷宫式油封162设置在外环远端面13221与外环法兰端面1341之间，需要说明地是，迷宫式油封是指转动零件和固定零件之间有许多曲折的小室使泄漏减小的密封，基于迷宫式油封设计，拐弯的路径增多，就不会有液体渗入到减速机组件130内，达到密封效果。

上述结构中，机器人关节100在减速机自身骨架密封的基础上，增加了不锈钢油封161和迷宫式油封162，且不锈钢油封161和迷宫式油封162是通过扩展件(即固定扩展件1320和转动扩展件1330)实现的，不仅能够有效密封达到真正的无菌，而且成本低。

再一次结合参阅图3和图4，末端法兰1340具有中心连接孔1342，中心连接孔1342内插设有电气插头1343，电气插头1343的外缘与中心连接孔 1342的内壁之间设置有密封垫并填充有密封胶层(此处密封垫和密封胶层未示出)。如此，能避免在电气插头1343地连接处产生泄漏，进一步提高了密封效果。

进一步地，外环连接部1322具有与外环远端面13221相对的外环内端面 13222，壳体110的壳端面1101与外环内端面13222相对，外环内端面13222 与壳端面1101之间设置有密封垫163，应当能理解地，为了能加强密封效果，外环内端面13222与壳端面1101之间的间隙还可以填充密封胶。

为了方便密封垫163设置，外环连接部1322上具有从外环内端面13222 朝外环远端面13221方向凹设的垫圈槽13223，密封垫163卡设在垫圈槽 13223内。

进一步地，内环转接部1331具有与柔轮1312相对的内环近端面13311，柔轮1312具有与内环近端面13311相对的柔轮输出端面13121，内环近端面 13311与柔轮输出端面13121之间设置有密封垫164，从而在柔轮1312与转动扩展件1330的连接端面之间形成端面密封，应当能理解地，为了能加强密封效果，内环近端面13311与柔轮输出端面13121之间的间隙还可以填充密封胶。

进一步地，内环连接部1321上延伸出有套设在刚轮1311外侧的内环延伸部1323，内环延伸部1323具有内环面13231，内环面13231与钢轮1311 的外缘面贴合，如此，也能在径向上起到一定的密封作用。

本实用新型具体实施例中，迷宫式油封162包括第一缝隙1621、第二缝隙1622和第三缝隙1623，第一缝隙1621从密封端部1332的外侧径向朝外延伸，第二缝隙1622从第一缝隙1621的远离密封端部1332的一端轴向弯折而出，第三缝隙1623从第二缝隙1622的远离第一缝隙1621的一端径向朝外延伸。如此，第一缝隙1621、第二缝隙1622和第三缝隙1623形成曲折的小室，拐弯的路径增多，达到密封效果。

综合上述可以看出，根据本实用新型的机器人关节100具体的密封结构160形成有如下防护路径：

1、防护路径1，在电气插头1343和末端法兰1340之间通过密封垫和密封胶填充。

2、防护路径2，在末端法兰1340和固定扩展件1320之间形成迷宫式油封162，通过极小的缝隙和弯曲的路径实现密封。

3、防护路径3，在转动扩展件1330和固定扩展件1320之间设置不锈钢油封161，可双向防护，外界的清洗和消毒液体无法进入到减速机组件130 内部，减速机组件130内部的油脂也不会泄露。

4、防护路径4，谐波减速器自身采用的骨架油封。

5、防护路径5，密封胶填充缝隙，密封垫进行端面的密封。

根据本实用新型的机器人，如图6所示，包括多个上述的机器人关节100，多个机器人关节100相互连接形成机器人的机械臂。对于机器人的其他部件可以采用现有的或者未来可能出现的各种结构。本实用新型并不意图对它们进行限制。因此，本文不再对这些部件进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“远”、“近”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词在并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (8)

1.一种机器人关节，包括壳体、减速机组件和密封结构，其特征在于：

所述壳体具有第一容置腔；

所述减速机组件包括减速机本体、固定扩展件、转动扩展件和末端法兰，所述减速机本体设置在所述第一容置腔内，所述减速机本体具有钢轮和柔轮；所述固定扩展件具有内环连接部和外环连接部，所述内环连接部固定连接在所述钢轮的一端且具有远离所述钢轮的内环远端面，所述外环连接部固定连接在所述壳体的一端且具有远离所述壳体的外环远端面；所述转动扩展件具有内环转接部和密封端部，所述内环转接部固定连接在所述柔轮的一端，且所述内环转接部上延伸出有套设在所述柔轮外侧的延伸部，所述密封端部与所述末端法兰固定连接且具有与所述内环远端面相对的内端面；所述末端法兰具有与所述外环远端面相对的外环法兰端面；

所述密封结构包括不锈钢油封和迷宫式油封，所述不锈钢油封设置在所述延伸部的外侧与所述外环连接部的内侧之间，且位于所述内端面与所述内环远端面之间，所述迷宫式油封设置在所述外环远端面与所述外环法兰端面之间。

2.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述末端法兰具有中心连接孔，所述中心连接孔内插设有电气插头，所述电气插头的外缘与所述中心连接孔的内壁之间设置有密封垫并填充有密封胶层。

3.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述外环连接部具有与所述外环远端面相对的外环内端面，所述壳体具有与所述外环内端面相对的壳端面，所述外环内端面与所述壳端面之间设置有密封垫。

4.根据权利要求3所述的机器人关节，其特征在于，所述外环连接部上具有从所述外环内端面朝所述外环远端面方向凹设的垫圈槽，所述密封垫卡设在所述垫圈槽内。

5.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述内环转接部具有与所述柔轮相对的内环近端面，所述柔轮具有与所述内环近端面相对的柔轮输出端面，所述内环近端面与所述柔轮输出端面之间设置有密封垫。

6.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述内环连接部上延伸出有套设在所述钢轮外侧的内环延伸部，所述内环延伸部具有内环面，所述内环面与所述钢轮的外缘面贴合。

7.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述迷宫式油封包括第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙，所述第一缝隙从所述密封端部的外侧径向朝外延伸，所述第二缝隙从所述第一缝隙的远离所述密封端部的一端轴向弯折而出，所述第三缝隙从所述第二缝隙的远离所述第一缝隙的一端径向朝外延伸。

8.一种机器人，包括机器人关节，其特征在于，所述机器人关节为如权利要求1-7中任意一项所述的机器人关节。

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